Les modèles de dispersion atmosphérique ne prennent généralement pas en compte l’appauvrissement des panaches en particules, par dépôt sec. De plus, il existe actuellement un manque de données expérimentales qui empêche l’amélioration de cette prise compte par les modèles. Le but de la présente étude est de concevoir, mettre en œuvre et proposer des pistes d’amélioration en vue de la validation d’une méthode expérimentale de quantification de l’appauvrissement. Une première campagne expérimentale a été réalisée. Des premiers résultats ont été obtenus et des voies d’amélioration ont été identifiées.

L’injection et l’atomisation de carburant liquide dans les foyers de combustion automobile ou aéronautique sont des phénomènes clés pouvant influencer le bon fonctionnement du moteur. De ce fait, leur caractérisation expérimentale est importante pour valider le choix du système d’injection ou le design du foyer de combustion. De nombreux diagnostics optiques ont déjà permis d’accéder aux distributions de taille, vitesses et concentrations des gouttes. On se propose ici d’utiliser le LiDAR Colibri, basé sur la rétrodiffusion, pour caractériser deux injecteurs : l’un de type pressurisé et l’autre de type airblast. Une comparaison des résultats avec des mesures de type diffraction laser est également proposée.

L’attention portée à la pollution et à ses effets sur la santé a traditionnellement été focalisée sur les sources industrielles et de combustion, cependant la qualité de l’air intérieur attire un intérêt croissant en raison des longues durées d’exposition et suite à la pandémie de Covid-19. Une ventilation adéquate est essentielle à l’amélioration de la qualité de l’air dans les lieux clos. De nos jours, des capteurs de CO2 sont utilisés en tant qu’option à bas coût pour contrôler la qualité de l’air intérieur. Nous présentons ici un nouveau photomètre à flamme pour aérosols (à haute sensibilité et haute fréquence) et l’utilisons pour mesurer directement la dispersion dans le temps et l’espace de particules dans une enceinte. La concentration détectée par le photomètre est comparée à celle enregistrée par un détecteur de CO2 pour tester la fiabilité des mesures de CO2 en tant que substitut de particules d’aérosols.

La dispersion de liquide par explosif est sujet d’intérêt dans le domaine de la défense, en particulier pour les charges fuel-air [1,2], mais également pour des applications civiles comme la lutte contre les feux de forêt [3]. La détonation d’une charge au contact d’un liquide produit des instabilités et de la cavitation, ce qui conduit à la formation d’un nuage de gouttelettes et d’aérosols. La mesure granulométrique au sein de ce nuage n’est pas triviale compte tenu du caractère fortement instationnaire et dynamique de son expansion. Il n’existe d’ailleurs pas de solution sur étagère à cette fin. Une nouvelle méthode a donc été développée, à partir des mesures de la transmission spectrale du nuage et d’un algorithme d’inversion de la loi de Beer-Lambert. La solution optimale est déterminée à partir de la méthode de Tikhonov, ce qui permet a posteriori de reconstruire correctement la distribution granulométrique du nuage. Des essais ont été réalisés en laboratoire (IMT Mines ALBI) au moyen d’une buse hydraulique industrielle dont la granulométrie a été préalablement réalisée par diffraction Laser. Dans un deuxième temps, un spectromètre à transformée de Fourrier (IRTF) a été utilisé pour mesurer l’extinction générée par le brouillard de gouttelettes et aérosols. Ceci a permis de valider le code d’inversion développé dans le cadre de ces travaux. [1] D. R. GARDNER, «Near-field dispersal modeling for liquid fuel-air explosives,» Sandia National Laboratory, Sandia, 1990. [2] S. SINGH et V. SINGH, «Extended Near-Field Modelling and Droplet Size Distribution for Fuel-Air Explosive Warhead,» Defence Science Journal, vol. 51, n°13, pp. 303-314, 2001. [3] K. STEFANSKI, «Explosive Formation and Spreading of Water-Spray Cloud – Experimental Development and Model Analyses,» Central European Journal of Energetic Materials,, vol. 6, n°13-4, pp. 291-302, 2009.

Dans cette étude, nous employons des méthodes de réduction de modèle pour réduire le temps de calcul nécessaire à l’intégration de la dynamique des aérosols soumis à la coagulation, tout en conservant un niveau de précision proche d’un modèle de référence. Nous comparons différentes méthodes permettant de construire un sous-espace réduit, telles que la décomposition en valeurs singulières et la factorisation en matrices non-négatives. Nous observons que l’erreur d’approximation pour des distributions typiques de milieux urbains décroit exponentiellement avec le nombre de degrés de libertés retenus. Des résultats préliminaires illustrent le fort potentiel de ces méthodes à capturer l’essentiel de la dynamique avec un nombre restreint de degrés de liberté. Comparé à des modèles sectionnels classiques, les modèles réduits présentent un compromis avantageux entre temps de calcul et précision.

Mis à part l'utilisation de particules ultrafines d'argent dans une grande variété d'applications depuis des années (Ankilov et al., 2002, Giechaskiel, et al., 2009, Wiedensohler, et al., 2017), le frittage des particules d'argent a suscité un intérêt particulier de la part des chercheurs (Ku, B. K., et al., 2006 ; Zihlmann, S., 2014 ; Tuch, T., 2016 ; Silva, E. Z., 2019). Le travail présenté ici vise à apporter davantage de reproductibilité et d'utilité à divers domaines de la science des aérosols qui utilisent des nanoparticules d'argent frittées. Il a été démontré qu'il est possible d'obtenir une génération de particules d'argent très stable et reproductible, atteignant +- 1 % en GMD, et +- 1,25 % en concentration totale tout en offrant une plage de tailles utilisables de 2 à 200 nm (Berger, V. et al., 2023). Cela a ouvert la possibilité d'étendre ces capacités à d'autres applications, par exemple l'étalonnage des CPC automobiles, des PNCS et des PEMS. Ces applications imposent des exigences plus strictes à la génération d'aérosols : étant donné que ces systèmes utilisent des sections chauffées à 350 °C pour éliminer les particules volatiles (dans le cadre du dispositif dit de suppression de particules volatiles, VPR), il est essentiel que toutes les particules utilisées pour l'étalonnage soient thermiquement stables (Giechaskiel, B., 2018). Il a été démontré que le frittage de nanoparticules métalliques commence à des températures bien inférieures à la température de fusion du matériau respectif (Ku, B. K., et al., 2006). Pour l'argent, les premiers effets de frittage peuvent être observés à des températures d'environ 100 °C. Pour confirmer ces effets et déterminer leur ampleur pour les systèmes VPR typiques, les auteurs présentent des résultats pour des particules d'argent frittées dans un tube chauffé (imitant un tube d'évaporation, ET) et des particules d'argent frittées dans un strippeur catalytique (CS). Le frittage réduit le diamètre de mobilité électrique d'une particule (Ku, B. K., et al., 2006). Cela réduit la plage de tailles utilisables efficacement du générateur de particules d'argent susmentionné. Pour résoudre ce problème, les auteurs étudient des méthodes pour augmenter la taille des particules avant le frittage. Comme il a été démontré que des températures de four plus élevées conduisent à des particules plus grandes (Berger, V. et al., 2023), nous présentons des distributions de tailles de particules d'argent générées à 1150 et 1200 °C. Étant donné que l'agglomération des particules produit des particules plus grandes, nous montrons l'effet de l'introduction d'une chambre de séjour entre le four et l'étape de frittage.

Une étude portant sur l’harmonisation des protocoles d’évaluation des performances des méthodes de mesure des bioaérosols, initié en partenariat avec deux autres instituts spécialistes dans ce domaine, est en cours à l’INRS. Ce projet a pour finalité de définir et de proposer des préconisations sur la mise au point et la validation des méthodes de prélèvement et d’analyse des bioaérosols. Pour répondre à cet objectif, un travail d’intercomparaison de génération d’un pool microbien complexe préparé et analysé de manière similaire dans les bancs expérimentaux propre à chaque institut a été réalisé. Les premiers résultats montrent des différences dans les niveaux de concentrations qu’il est possible d’atteindre ainsi que dans le comportement des microorganismes selon le dispositif de prélèvement utilisé.

Dans le cadre de l’évaluation des niveaux d’exposition professionnelle aux bioaérosols, la caractérisation de l’atmosphère des lieux de travail par la quantification est essentielle. La PCR quantitative (qPCR) est une méthode analytique, indépendante de la culture qui permet de détecter la présence de bioaérosols d’intérêts et de les quantifier. Ce projet a pour objectif de mettre au point et transférer au sein du réseau prévention une méthodologie simplifiée et optimisée basée sur l’analyse par qPCR. Pour ce faire, des essais seront développés et validés au laboratoire puis dans des secteurs professionnels variés pour lesquels la présence de micro-organismes d’intérêts recherchés par qPCR est connue (usinage des métaux, méthanisation, compostage).

La contribution des sols urbains et agricoles aux émissions de microorganismes pathogènes dans l’air reste encore peu évaluée alors qu’elle pourrait représenter un risque sanitaire notable. Différents facteurs influencent l’aérosolisation des sols, incluant le vent, la pluie, le type de sol, les amendements et la végétation. Afin d’étudier l’impact de ses facteurs sur la dynamique des communautés microbienne aéroportées, un tunnel d’aérosolisation a été conçu et construit avec la volonté qu’il soit durable, maniable, atteignant des vitesses de vent entre 4 et 10 m.s-1, opérable dans des conditions relativement stériles et bas-coût. La conception du tunnel a suivi une méthodologie agile d’amélioration continue.

L’exposé rappelle les réservoirs contenant les agents biologiques et les phénomènes, d’origine naturelle ou anthropique, qui sont responsables de leur émission dans l’air. Il évoque les mécanismes impliqués dans le transport et le dépôt des entités microbiennes aéroportées, quelques situations d’exposition et de pénétration dans l’organisme. Les effets sur la santé sont également abordés.